À la suite de ce cours, l’étudiant sera en mesure :

• de concevoir des ouvrages en milieu hydrique selon les règles de l’art;
• de modéliser le régime hydrologique d’un bassin versant et le comportement hydrodynamique d’un cours d’eau;
• d’estimer les impacts du changement climatique sur les régimes d’écoulement d’un bassin versant;
• d’évaluer les impacts d’une construction en milieu hydrique sur le régime d’écoulement d’un cours d’eau;
• d’utiliser des modèles hydrologiques et hydrauliques.

Rappel des notions de base d’hydraulique et d’hydrologie. Introduction à la modélisation hydrologique et hydraulique. Notions d’hydrologie statistique : analyse de fréquences, risque hydrologique. Précipitation maximale probable. Précipitation nette selon la méthode SCS. Hydrogramme unitaire synthétique. Techniques de laminage de Muskingum-Cunge de Puls modifiées. Changements climatiques et ressources hydriques : modèles de climat, scénarios, impacts sur les débits. Hydrologie de la neige. Hydraulique et mécanique des glaces. Érosion en rivière. Méthodes de construction en rivière.

Formule d’apprentissage par projet de conception: Le projet intégrera plusieurs éléments parmi les suivants : batardeaux, canaux de dérivation, digues, ouvrages de retenue, ponts. Projets incluant : Analyse fréquentielle en hydrologie, conception d’ouvrages hydrauliques temporaires et permanents, zones inondables, changements climatiques et ressources hydriques, mécanique et hydraulique des glaces.

Séances de laboratoire et exercices reliés aux applications en construction, avec l’utilisation de l'informatique.

Ce cours a pour but de doter l’étudiant de connaissances approfondies dans les domaines de l’hydraulique et de l’hydrologie. Les activités proposées permettront à l’étudiant d’approfondir la théorie et d’acquérir les connaissances pratiques nécessaires à la conception de projets de construction en milieu hydrique.

Ayant complété ce cours avec succès, l’étudiant peut :

• Définir l’hydrologie statistique et déterministe.
• Délimiter le bassin versant d'une rivière à son exutoire et en extraire ses propriétés.
• Appliquer, calibrer et valider des modèles hydrologiques et hydrauliques pour la simulation et la prévision du ruissellement et de l’écoulement en rivière.
• Analyser l’influence de la fonte de neige sur la crue printanière et l’impact de la glace sur le régime hydraulique des cours d’eau.
• Planifier une étude d’impacts hydrologiques pour le dimensionnement d’ouvrages en milieu hydrique selon les spécificités d’un bassin versant.
• Dimensionner des ouvrages en milieu hydrique de manière sécuritaire et mesurer les impacts sur l'écoulement de la rivière.
• Estimer les impacts des changements climatiques sur les régimes hydrologiques et défendre le choix des projections climatiques choisies aux fins de calculs.
• Comprendre l’utilité des systèmes hydriques; calculer le bilan d’eau d’un système hydrique et la production hydroélectrique.

• 39 heures d’enseignement par projets (en salle informatique) à raison de trois (3) heures par semaine, comportant des périodes de travail d'équipe, de questions, de discussion et d’études de cas.
• Apprentissage des logiciels et de leur utilisation et application dans un projet de session intégrateur, le tout réalisé au laboratoire informatique. Le travail de session sera accompli selon l’approche par projet et il permettra aux étudiants de mettre en pratique les théories et méthodes exposées aux cours.
• Mini-quiz et examen pratique permettant aux étudiants de prendre conscience de l’état d’avancement de leurs connaissances, de leur progrès et de leur réussite.

La matière de ce cours, subdivisée en groupes de sujets, est la suivante (les durées indiquées sont approximatives) :

Dans le cadre de ce cours, les logiciels de modélisation hydrologique et hydraulique HEC-HMS et HEC-RAS seront utilisés (versions 4.4 et 5.0.7 respectivement). Il est possible de télécharger gratuitement les versions appropriées de ces logiciels et la documentation s'y rapportant via le lien suivant: http://www.hec.usace.army.mil/software/.

Finalement, le système d'information géographique QGIS sera utilisé au courant de la session (version 3.4). Il est possible de télécharger gratuitement les versions appropriées de ces logiciels et la documentation s'y rapportant via le lien suivant: https://qgis.org/en/site/forusers/download.html

La note globale est la résultante des évaluations durant le trimestre, de l'examen final et des travaux pratiques selon les pondérations suivantes :

Les mini-examens auront le format de mini-quiz sur la plateforme Moodle et auront une durée de 45 minutes chacun. La documentation (papier et numérique) est permise pour les mini-quiz. L'examen final sera d’une durée de trois (3) heures, se tiendra en local informatique et la documentation y sera permise.

En plus de la note de passage pour le résultat cumulatif total, l’étudiant doit obtenir une note cumulative de 50% lors des examens contrôlés (Mini-examens et examen final) pour réussir le cours.

Un retard dans la remise d'un rapport lié au projet de session entraîne une pénalité de 10% par jour de retard.

Les notes de cours seront partagées sur la plateforme Moodle en temps opportun au courant de la session.

OUVRAGE DE RÉFÉRENCE SUGGÉRÉ

Bedient, P.B., Huber, W.C. & Vieux, B.E. Hydrology and floodplain analysis. 5th edition, Prentice Hall, 2012.

Anctil, F., Rousselle, J. & Lauzon, N., Hydrologie: cheminements de l’eau. 2ième édition,  Presses internationales polytechniques, 2012.

Ashton, G.D., River and Lake Ice Engineering. Water Ressources Publications, LLC, 1986.

Chadwick A., Morfett, J., Hydraulics in civil and environmental engineering. 3rd edition, E & FN SPON, 1998.

Clarke, R.T., Statistical modelling in hydrology. John Wiley and Sons Ltd, 1994.

Hoggan, D.H. Floodplain Hydrology and Hydraulics. 2ième édition, McGraw-Hill, 1997

Haestad Methods. Computer-assisted floodplain modeling using HEC-RAS. 1st edition, Haestad Press, 2003.

Karamouz, M., Szidarovszky, F. et Zahraie, B. Water resources systems analysis. Lewis Publishers, 2003

Maidment, D., & Chow, V.T., Handbook of hydrology. McGraw,-Hill,1993.

McCuen, R., Modeling hydrologic change. Statistical methods. Lewis Publishers, 2003.

McCuen, R.H. Hydrologic Analysis and Design. 3rd edition, Prentice Hall, 2004.

Meylan, P., Favre, A.-C. et Musy, A., Hydrologie fréquentielle : une science prédictive. Presses polytechniques et universitaires romandes, 2008.

Singh, V.P., Frevert, D., Mathematical models of large watershed hydrology. Water Resources Publications, LLC, 2002.

U.S.D.A., National Engineering Handbook, Part 630 Hydrology. United States Department of Agriculture,1997.

Viessman, W. Jr., Lewis, G.L. Introduction to hydrology. 5th edition, Prentice Hall, 2002.

Watson, I., Burnet, A.D. Hydrology. An environmental approach. Lewis Publishers, 1995.

Watt, W.E., Hydrologie des crues au Canada: Guide de planification et de conception. Conseil national de recherches du Canada, 1990.

Accès à Moodle : https://ena.etsmtl.ca.